Title: Diffusion simulation in metals with moving phase boundaries
Language: English
Authors: Oschgan, Manuel 
Qualification level: Diploma
Advisor: Mohn, Peter
Assisting Advisor: Kozeschnik, Ernst
Issue Date: 2010
Number of Pages: 100
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Bewegte Phasengrenzen werden seit geraumer Zeit von unterschiedlichen Disziplinen der Wissenschaft untersucht und viele interessante Prozesse beinhalten solche Grenzflächen, wie zum Beispiel das Schmelzen von Eis, Phasenumwandlungen in Metallen oder Tumor Wachstum. Um einen Überblick über das Gebiet zu erhalten, werden einige wichtige Formulierungen solcher Probleme vorgestellt und analytische Lösungen präsentiert, wo diese möglich sind. Es werden drei grundlegende Typen von numerischen Lösungsverfahren hervorgehoben und einige unterschiedliche Methoden besprochen, die zu diesen Typen gehören. Die Mikrostruktur Simulations-Software MatCalc wird um ein Modell zur Beschreibung von bewegten Phasengrenzen erweitert. Dieses Modell mit variabler Gitter-Breite, ähnlich zur Murray Landis Methode, wird verwendet um die Interface Bewegung zu beschreiben. Die Geschwindigkeit der Phasengrenze stammt aus einem lokalen Gleichgewichts-Ansatz. Eine Reduktion der Abweichungen von der Massenbilanz wird durch die Verwendung der Murray Landis Korrektur sichergestellt. Um die Simulation von Phasentransformationen in Eisen-Kohlenstoff Legierungen zu ermöglichen, werden Wärmebehandlungen verwendet. Den Abschluss stellt die Simulation eines Erstarrungs-Beispiels und einer peritektischen Reaktion dar.

Moving phase boundaries have been researched for a long time by different fields of science and many interesting processes exist that involve moving interfaces, like the melting of ice, phase transformations in metals or tumor growth. To gain an overview of the field, some important formulations of moving boundary problems are described and analytic solutions presented, where possible. Three basic types of numerical approaches are emphasized and several different methods, belonging to each type, are reviewed. The model of moving interfaces is implemented in the microstructural simulation-software MatCalc. A variable-spaced-grid approach, similar to the Murray Landis method, is used to track the interface movement. In order to compute the interface velocity, the local equilibrium hypothesis is applied.
Reducing deviations from the mass balance requires inclusion of the Murray Landis correction term into the diffusion equation. Heat treatments are introduced to simulate phase transformations of iron-carbon alloys and at the end, a solidification example and a peritectic reaction, involving austenite and ferrite, are shown.
Keywords: Diffusion; Phasengrenze; Metall; Simulation; Numerik
diffusion; interface; metal; simulation; phase-boundary
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-45181
http://hdl.handle.net/20.500.12708/10252
Library ID: AC07809047
Organisation: E134 - Institut für Angewandte Physik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
Appears in Collections:Thesis

Files in this item:

Show full item record

Page view(s)

18
checked on Jun 19, 2021

Download(s)

74
checked on Jun 19, 2021

Google ScholarTM

Check


Items in reposiTUm are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.